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从原理上看GPS模块是怎样工作的,怎样选择有源和无源天线

发布日期:2015-08-10 浏览次数:17366

       推荐:GPS模块有源天线和无源天线的区别(原理,图片,电路图)

GPS 模块就是GPS信号接收器,可以放在电脑或者是手机等需要进行定位的产品中,如手机、定位手表……GPS模块将它接收到的GPS信号传递给手机中的GPS软件进行处理。我们常说的GPS定位模块称为用户部分,它像“收音机”一样接收、解调卫星的广播C/A码信号,并记录相关的位置、速度、时间等信息。

GPS模块的应用关键在于串口通信协议的制定,也就是模块的相关输入输出协议格式。它主要包括数据类型与信息格式,其中数据类型主要有二进制信息和NMEA全国海洋电子协会数据信息。这两类信息可以通过串口与GPS接收机进行通信(这两种通信协议我们SKYLAB的模块都有)

GPS模块通过运算与每个卫星的距离,采用距离交会法求出接收机的得出经度、纬度、高度和时间修正量这四个参数,特点是点位速度快,但误差大。初次定位的模块至少需要4颗卫星参与计算,称为3D定位,3颗卫星即可实现2D定位,但精度不佳。GPS模块通过串行通信口不断输出NMEA格式的定位信息及辅助信息,供接收者选择应用。

一般GPS接收模块(有源天线)的结构如下图所示:

GPS模块结构

信号被天线接收下来后,如果天线有源,则经过滤波器和低噪放,再通过电缆接到接收机部分,接收机内同样经过一级低噪放和一级滤波器,再进入射频前端模块进行下变频和模数转换处理。

天线后直接接滤波器进行前置滤波,其作用在于防止宽带干扰阻塞低噪放,但会增大前级的噪声系数,因此在选用器件时需要考虑采用插损尽量小的滤波器。天线的有源部分主要是用来补偿从天线到接收模块之间的电缆损耗,如果天线和接收模块之间的插损极小,则可以使用无源天线。

有源天线的主要目的是补偿天线至接收机的电缆损耗,对于天线和接收机比较接近的场景,天线至接收机的损耗基本可以忽略,则可以直接采用无源天线,通过提高接收机内部第一级低噪声放大器的增益和噪声系数性能,同样可以达到采用有源天线的性能。第一级的噪声系数决定了前级引入噪声的大小,而第一级的增益则决定了后级引入的噪声对系统性能的影响,第一级的增益越大,后级噪声性能对系统性能的影响越小,但同时需要考虑整个信号通路至A/D 量化部分的总体增益,以确保A/D 量化对信噪比的损失最小。

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